本發(fā)明涉及聲波監(jiān)控領(lǐng)域，特別涉及基于光纖傳感的聲波監(jiān)控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著光纖傳感技術(shù)的發(fā)展，可以通過光纖測量的物理量逐漸增多，如振動、溫度、位移等。其中光纖振動傳感技術(shù)越來越被重視，以光纖測振動為基礎(chǔ)的產(chǎn)品市場廣闊，包括光纖周界防范系統(tǒng)，基于光纖振動的邊境線安全防范系統(tǒng)，用于管道輸送光纖振動監(jiān)測系統(tǒng)等。而在使用現(xiàn)有的聲波監(jiān)控技術(shù)的過程中發(fā)現(xiàn)聲波監(jiān)控的靈敏度低，監(jiān)控距離短，范圍小，且抗干擾能力低。

現(xiàn)有的聲波監(jiān)控技術(shù)一般有基于mz干涉儀的光纖振動傳感技術(shù)、光纖光柵振動監(jiān)測系統(tǒng)和各種光纖干涉系統(tǒng)等。其中，基于mz干涉儀的光纖振動傳感技術(shù)可以對聲波信號進(jìn)行有效的拾取，但是具有以下缺點(diǎn)：(1)由于mz干涉儀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在使用時(shí)需要在傳感光路的兩端分別增加耦合器；(2)在使用的過程中需要三根光纖來組成干涉儀，因此對光纖資源要求比較高，從而造成成本高；(3)mz干涉儀對多點(diǎn)同時(shí)監(jiān)控能力弱，不同位置的信號還會相互影響，從而難以進(jìn)行區(qū)分。

而光纖光柵振動監(jiān)測系統(tǒng)也可以對振動信號進(jìn)行感知，其技術(shù)缺點(diǎn)是(1)該監(jiān)測系統(tǒng)對低頻信號響應(yīng)較好，但是對中高頻信號響應(yīng)很弱；(2)該監(jiān)測系統(tǒng)需要在光路上添加光纖光柵光器件，由此額外增加了生產(chǎn)成本；(3)由于光纖光柵光器件對溫度變化較為敏感，因此溫度變化可能導(dǎo)致光纖光柵光器件對振動信號的靈敏度產(chǎn)生較大變化，從而導(dǎo)致該監(jiān)測系統(tǒng)的靈敏度也發(fā)生很大變化。

在現(xiàn)有技術(shù)中還另有各種光纖干涉系統(tǒng)可以對聲波信號進(jìn)行拾取，而這類光纖干涉系統(tǒng)通常需要在傳感光路外加入外差探測光路，增加成本的同時(shí)使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題和缺陷的至少一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種基于光纖傳感的聲波監(jiān)控系統(tǒng)。所述技術(shù)方案如下：

本發(fā)明的一個(gè)目的是提供了一種基于光纖傳感的聲波監(jiān)控系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種基于光纖傳感的聲波監(jiān)控系統(tǒng)，所述聲波監(jiān)控系統(tǒng)包括監(jiān)控主機(jī)，還包括用于監(jiān)控聲波的全光網(wǎng)絡(luò)，用于控制所述全光網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控主機(jī)和全光網(wǎng)絡(luò)彼此連接，所述全光網(wǎng)絡(luò)包括彼此串聯(lián)的多個(gè)光纖傳感探頭，所述多個(gè)光纖傳感探頭分別布置在各個(gè)進(jìn)行聲波監(jiān)控的區(qū)域內(nèi)，且所述多個(gè)光纖傳感探頭中的每一個(gè)光纖傳感探頭均包括至少一個(gè)光纖傳感探頭模塊。

進(jìn)一步地，所述多個(gè)光纖傳感探頭包括用于提取噪聲樣本的至少一個(gè)除噪光纖傳感探頭和用于聲波監(jiān)控的至少一個(gè)聲波光纖傳感探頭，所述至少一個(gè)除噪光纖傳感探頭中所有的除噪光纖傳感探頭均布置在所述噪聲源區(qū)域內(nèi)，所述至少一個(gè)聲波光纖傳感探頭中所有的聲波光纖傳感探頭均設(shè)置在所述各個(gè)進(jìn)行聲波監(jiān)控的區(qū)域內(nèi)。

具體地，所述各個(gè)進(jìn)行聲波監(jiān)控的區(qū)域均串聯(lián)有所述至少一個(gè)除噪光纖傳感探頭。

進(jìn)一步地，所述多個(gè)光纖傳感探頭中相鄰的光纖傳感探頭彼此間隔一距離設(shè)置。

具體地，所述各個(gè)進(jìn)行聲波監(jiān)控的區(qū)域中不同的聲波監(jiān)控區(qū)域之間通過所述光纖傳感探頭的彼此串聯(lián)以實(shí)現(xiàn)連接。

具體地，所述至少一個(gè)光纖傳感探頭模塊中的每一個(gè)光纖傳感探頭模塊包括彈性圓柱體和多匝光纖，所述多匝光纖均纏繞在所述彈性圓柱體上。

進(jìn)一步地，所述至少一個(gè)光纖傳感探頭模塊為彼此串聯(lián)的多個(gè)光纖傳感探頭模塊，所述多個(gè)光纖傳感探頭模塊中相鄰的光纖傳感探頭模塊彼此通過光纖連接器連接或者彼此熔接連接。

進(jìn)一步地，所述多個(gè)光纖傳感探頭中相鄰的光纖傳感探頭彼此通過傳輸光纖連接。

進(jìn)一步地，所述多個(gè)光纖傳感探頭中至少一對相鄰的光纖傳感探頭之間設(shè)置有中繼放大模塊。

進(jìn)一步地，所述多個(gè)光纖傳感探頭在彼此串聯(lián)之后通過所述傳輸光纖與所述監(jiān)控主機(jī)連接。

進(jìn)一步地，所述監(jiān)控主機(jī)為基于瑞利干涉技術(shù)的光纖振動傳感系統(tǒng)。

進(jìn)一步地，所述監(jiān)控主機(jī)對所述多個(gè)光纖傳感探頭所傳輸?shù)男盘栠M(jìn)行平均降噪處理。

進(jìn)一步地，所述監(jiān)控主機(jī)控制一個(gè)或者多個(gè)所述光纖傳感探頭開啟或者關(guān)閉。

具體地，所述監(jiān)控主機(jī)通過將信號強(qiáng)度乘以1以啟動所述多個(gè)光纖傳感探頭中的至少一個(gè)光纖傳感探頭，

所述監(jiān)控主機(jī)通過將信號強(qiáng)度乘以0以停止所述多個(gè)光纖傳感探頭中的至少一個(gè)光纖傳感探頭。

進(jìn)一步地，所述監(jiān)控主機(jī)的光纖長度分辨率小于1米。

具體地，所述監(jiān)控主機(jī)包括噪聲監(jiān)控模塊，所述噪聲監(jiān)控模塊控制所有的除噪光纖傳感探頭采集噪聲信號。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案的有益效果是：

(1)本發(fā)明提供的基于光纖傳感的聲波監(jiān)控系統(tǒng)為一種基于光纖傳感的分區(qū)域聲波監(jiān)控系統(tǒng)，能夠利用光纖感知振動的原理進(jìn)行聲波的采集、處理、存儲和分析；

(2)本發(fā)明提供的基于光纖傳感的聲波監(jiān)控系統(tǒng)在需要聲波監(jiān)控的各個(gè)區(qū)域內(nèi)分別布設(shè)光纖傳感探頭，且相鄰的光纖傳感探頭之間采用傳輸光纖連接，使得在監(jiān)控主機(jī)處可以對各個(gè)區(qū)域的聲音進(jìn)行監(jiān)控；

(3)本發(fā)明提供的基于光纖傳感的聲波監(jiān)控系統(tǒng)主要用于探測一根光纖上的振動點(diǎn)的位置，并且可以對振動點(diǎn)進(jìn)行精確地定位，并且各個(gè)點(diǎn)之間沒有相互干擾；

(4)本發(fā)明提供的基于光纖傳感的聲波監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)勢在于傳感網(wǎng)絡(luò)為全光網(wǎng)絡(luò)，使得隱蔽性強(qiáng)，且難以探測，同時(shí)光纖傳感探頭靈敏度高，且動態(tài)范圍大；

(5)本發(fā)明提供的基于光纖傳感的聲波監(jiān)控系統(tǒng)通過對光纖傳感探頭中光纖長度的調(diào)節(jié)，可以在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)光纖傳感探頭的靈敏度，并通過監(jiān)控主機(jī)處的特殊處理，可以任意啟用或者停止特定數(shù)目的光纖傳感探頭；

(6)本發(fā)明提供的基于光纖傳感的聲波監(jiān)控系統(tǒng)以一根普通的通信光纖作為傳感器，安裝簡單，信號抗干擾能力強(qiáng)，且對溫度變化不敏感。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的基于光纖傳感的聲波監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是在同一個(gè)聲波監(jiān)控區(qū)域中設(shè)置多個(gè)聲波光纖傳感探頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖1所示的設(shè)置有中繼放大模塊的基于光纖傳感的聲波監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖1所示的光纖傳感探頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是圖4所示的設(shè)置有光纖連接器的光纖光纖傳感探頭模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是圖4所示的光纖傳感探頭模塊平均降噪的原理示意圖；

圖7是圖1所示的監(jiān)控主機(jī)啟動和停止相應(yīng)的光纖傳感探頭的示意圖。

其中，100基于光纖傳感的聲波監(jiān)控系統(tǒng)，10監(jiān)控主機(jī)，20全光網(wǎng)絡(luò)，21光纖傳感探頭，211光纖傳感探頭模塊，212彈性圓柱體，213多匝光纖，214光纖連接器，22傳輸光纖，23中繼放大模塊，25除噪光纖傳感探頭，26聲波光纖傳感探頭，261第一聲波光纖傳感探頭，262第二聲波光纖傳感探頭，263第三聲波光纖傳感探頭，264第四聲波光纖傳感探頭，265第五聲波光纖傳感探頭。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

參見圖1，其示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的基于光纖傳感的聲波監(jiān)控系統(tǒng)100。聲波監(jiān)控系統(tǒng)100包括用于監(jiān)控聲波的全光網(wǎng)絡(luò)20和用于控制全光網(wǎng)絡(luò)20的監(jiān)控主機(jī)10，且監(jiān)控主機(jī)10和全光網(wǎng)絡(luò)20彼此連接。全光網(wǎng)絡(luò)20包括彼此串聯(lián)的多個(gè)光纖傳感探頭21，多個(gè)光纖傳感探頭21分別布置在各個(gè)進(jìn)行聲波監(jiān)控的區(qū)域內(nèi)，且多個(gè)光纖傳感探頭21中的每一個(gè)光纖傳感探頭21均包括至少一個(gè)光纖傳感探頭模塊211。

在本發(fā)明的一個(gè)示例中，監(jiān)控主機(jī)10為基于相干瑞利干涉技術(shù)的高光纖長度分辨率的光纖振動傳感系統(tǒng)經(jīng)過特殊信號處理而成。采用該高光纖長度分辨率的光纖振動傳感系統(tǒng)可以更加細(xì)分光纖的傳感單元，在同樣的光纖長度上相當(dāng)于增加了傳感器的個(gè)數(shù)。監(jiān)控主機(jī)10控制一個(gè)或者多個(gè)光纖傳感探頭21進(jìn)行單獨(dú)開啟或者關(guān)閉。在本發(fā)明的另一示例中，由于在聲波監(jiān)控系統(tǒng)100中設(shè)計(jì)全光網(wǎng)絡(luò)20，使得整個(gè)聲波監(jiān)控系統(tǒng)100的隱蔽性強(qiáng)，難以探測且抗電流干擾能力強(qiáng)。在全光網(wǎng)絡(luò)20中，多個(gè)光纖傳感探頭21中相鄰的光纖傳感探頭21彼此間隔一距離(例如幾米至幾十公里均可)設(shè)置，且每一個(gè)光纖傳感探頭21負(fù)責(zé)一個(gè)聲波監(jiān)控區(qū)域。

在本發(fā)明的還一示例中，監(jiān)控主機(jī)10的光纖長度分辨率小于1米，即每個(gè)傳感單位長度小于1米。而且光纖長度分辨率上的每個(gè)傳感單位相互之間彼此獨(dú)立，相互之間沒有信號干擾，這樣使得監(jiān)控主機(jī)10對多個(gè)光纖傳感探頭21所傳輸?shù)男盘柲軌蜻M(jìn)行獨(dú)立處理。

參見圖2，多個(gè)光纖傳感探頭中相鄰的光纖傳感探頭彼此間隔一距離設(shè)置。具體地，多個(gè)光纖傳感探頭21包括彼此間隔設(shè)置的用于提取噪聲樣本的至少一個(gè)除噪光纖傳感探頭25和用于聲波監(jiān)控的至少一個(gè)聲波光纖傳感探頭26。至少一個(gè)除噪光纖傳感探頭25中所有的除噪光纖傳感探頭25均布置在噪聲源區(qū)域內(nèi)，至少一個(gè)聲波光纖傳感探頭26中所有的聲波光纖傳感探頭26均設(shè)置在各個(gè)進(jìn)行聲波監(jiān)控的區(qū)域內(nèi)，且各個(gè)進(jìn)行聲波監(jiān)控的區(qū)域均串聯(lián)有至少一個(gè)除噪光纖傳感探頭25。由于除噪光纖傳感探頭25均設(shè)置在噪聲源附近，因此該除噪光纖傳感探頭25所采集到的聲音信號以噪聲為主，由此監(jiān)控主機(jī)10能夠以除噪光纖傳感探頭25所采集到的聲音信號為噪聲樣本，對聲波監(jiān)控信號進(jìn)行噪聲去除。

具體地，監(jiān)控主機(jī)10中的噪聲監(jiān)控模塊(未示出)控制所有的除噪光纖傳感探頭25采集噪聲信號。即首先在使用前，在噪聲監(jiān)控模塊中輸入所有的除噪光纖傳感探頭分別與監(jiān)控主機(jī)10之間的距離，之后噪聲監(jiān)控模塊根據(jù)所輸入的距離將相應(yīng)的除噪光纖傳感探頭所采集的信號定義為噪聲信號。例如布設(shè)在噪聲源a附近的除噪光纖傳感探頭與監(jiān)控主機(jī)10之間的距離是10.5km-10.7km，那么將該數(shù)據(jù)在使用前輸入至噪聲監(jiān)控模塊中，之后噪聲監(jiān)控模塊則定義該區(qū)域所采集到的信號為噪聲信號。本示例僅是一種說明性示例，本領(lǐng)域技術(shù)人員 不應(yīng)當(dāng)理解為對本發(fā)明的一種限制。

在使用時(shí)，各個(gè)進(jìn)行聲波監(jiān)控的區(qū)域中不同的聲波監(jiān)控區(qū)域之間通過光纖傳感探頭的彼此串聯(lián)以實(shí)現(xiàn)連接。例如彼此連接的聲波監(jiān)控區(qū)域之間可以通過設(shè)置在不同聲波監(jiān)控區(qū)域的除噪光纖傳感探頭25與聲波光纖傳感探頭26彼此串聯(lián)實(shí)現(xiàn)連接，也可以通過分別設(shè)置在不同聲波監(jiān)控區(qū)域的兩個(gè)除噪光纖傳感探頭25彼此串聯(lián)以實(shí)現(xiàn)連接，還可以通過分別設(shè)置在不同聲波監(jiān)控區(qū)域的兩個(gè)聲波光纖傳感探頭26彼此串聯(lián)以實(shí)現(xiàn)連接。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以明白本示例僅是一種說明性示例，不應(yīng)當(dāng)理解為對本發(fā)明的一種限制。

如圖2所示，在需要進(jìn)行聲波監(jiān)控的某室內(nèi)(即進(jìn)行聲波監(jiān)控的區(qū)域內(nèi))依次串聯(lián)有至少一個(gè)聲波光纖傳感探頭26中的第一聲波光纖傳感探頭261、第二聲波光纖傳感探頭262、第三聲波光纖傳感探頭263、第四聲波光纖傳感探頭264和第五聲波光纖傳感探頭265，其中第一聲波光纖傳感探頭261的兩端分別與監(jiān)控主機(jī)10和第二聲波光纖傳感探頭262串聯(lián)。之后在該室外設(shè)置有用于提取室外噪聲的除噪光纖傳感探頭25，該除噪光纖傳感探頭25與第五聲波光纖傳感探頭265串聯(lián)。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以明白，在該聲波監(jiān)控區(qū)域內(nèi)可以設(shè)置1個(gè)、2個(gè)或者更多個(gè)聲波光纖傳感探頭26，也可以在室外設(shè)置1個(gè)、3個(gè)或者更多個(gè)除噪光纖傳感探頭25，還可以在室內(nèi)的噪聲源附近設(shè)置1個(gè)、5個(gè)或者更多個(gè)除噪光纖傳感探頭25，本示例僅是一種說明性示例不應(yīng)當(dāng)理解為對本發(fā)明的一種限制。

繼續(xù)參見圖2，第一至第五聲波光纖傳感探頭261-265分別設(shè)置在該進(jìn)行聲波監(jiān)控的區(qū)域的不同位置處，而除噪光纖傳感探頭25設(shè)置在室外時(shí)為環(huán)境噪聲消除探頭，當(dāng)室外存在持續(xù)噪聲時(shí)，例如由于風(fēng)、雨和/或過車等所產(chǎn)生的噪聲，被除噪光纖傳感探頭25采集并提取為噪聲信號樣本，之后將該噪聲信號樣本傳送至監(jiān)控主機(jī)10，之后監(jiān)控主機(jī)10對第一至第五聲波光纖傳感探頭主動進(jìn)行噪聲消除。

在本發(fā)明的一個(gè)示例中，在不同的聲波監(jiān)控區(qū)域中可以分別設(shè)置一個(gè)或者多個(gè)光纖傳感探頭21。也就是說，不同的聲波監(jiān)控區(qū)域可以設(shè)置數(shù)量相同的光纖傳感探頭21，例如在多個(gè)聲波監(jiān)控區(qū)域均可以只設(shè)置1個(gè)(例如圖2所示)或者更多個(gè)光纖傳感探頭21，也可以設(shè)置不同數(shù)量的光纖傳感探頭21，例如一部分聲波監(jiān)控區(qū)域僅設(shè)置1個(gè)光纖傳感探頭21、另一部分聲波監(jiān)控區(qū)域設(shè)置3 個(gè)光纖傳感探頭21，剩余的聲波監(jiān)控區(qū)域設(shè)置6個(gè)光纖傳感探頭21，本示例僅是一種說明性示例，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

如圖1所示，四個(gè)聲波光纖傳感探頭26分別對i聲波監(jiān)控區(qū)域、ii聲波監(jiān)控區(qū)域、iii聲波監(jiān)控區(qū)域和iv聲波監(jiān)控區(qū)域進(jìn)行聲波監(jiān)控，其中除噪光纖傳感探頭25未示出。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以明白，除噪光纖傳感探頭25的設(shè)定位置根據(jù)噪聲源的位置而確定，例如當(dāng)噪聲源的位置處于聲波監(jiān)控區(qū)域外時(shí)，可將除噪光纖傳感探頭25設(shè)置在聲波監(jiān)控區(qū)域外；當(dāng)噪聲源的位置處于聲波監(jiān)控區(qū)域內(nèi)時(shí)，可將除噪光纖傳感探頭25設(shè)置在聲波監(jiān)控區(qū)域內(nèi)；而當(dāng)聲波監(jiān)控區(qū)域外和聲波監(jiān)控區(qū)域內(nèi)均有噪聲源時(shí)，可分別在聲波監(jiān)控區(qū)域的內(nèi)外均設(shè)置除噪光纖傳感探頭25。本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以明白，除噪光纖傳感探頭25和聲波光纖傳感探頭26的數(shù)量可以根據(jù)需要分別進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，可以設(shè)置為1個(gè)、3個(gè)或者更多個(gè)，本示例僅是一種說明性示例，不應(yīng)當(dāng)理解為對本發(fā)明的一種限制，優(yōu)選地1個(gè)聲波光纖傳感探頭26對應(yīng)1個(gè)聲波監(jiān)控區(qū)域，當(dāng)然本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要使1個(gè)聲波監(jiān)控區(qū)域中設(shè)計(jì)2個(gè)、4個(gè)或者更多個(gè)聲波光纖傳感探頭。

繼續(xù)參見圖1，多個(gè)光纖傳感探頭21中相鄰的光纖傳感探頭彼此通過傳輸光纖22連接，即傳輸光纖22負(fù)責(zé)將監(jiān)控主機(jī)10與彼此串聯(lián)在一起的光纖傳感探頭21進(jìn)行連接或者負(fù)責(zé)光纖傳感探頭21之間的連接。也就是說，傳輸光纖22負(fù)責(zé)監(jiān)控主機(jī)10與光纖傳感探頭21(除噪光纖傳感探頭25或者聲波光纖傳感探頭26)連接，和/或負(fù)責(zé)除噪光纖傳感探頭25與除噪光纖傳感探頭25之間、除噪光纖傳感探頭25與聲波光纖傳感探頭26之間以及聲波光纖傳感探頭26與聲波光纖傳感探頭26之間連接。通過這樣的設(shè)計(jì)，使得在進(jìn)行聲波監(jiān)控的過程中，可以利用光纖感知振動的原理對聲波進(jìn)行采集、處理、存儲和分析，在聲波監(jiān)控系統(tǒng)100中所有的光纖傳感探頭21均為對聲音振動敏感的部分，而傳感光纖22通過監(jiān)控主機(jī)10處理后為對聲音振動不敏感的部分。

參見圖3，由于監(jiān)控區(qū)域之間的距離可以是幾米到幾十公里，使得相鄰的光纖傳感探頭21之間的距離也可以是幾米到幾十公里。當(dāng)監(jiān)控區(qū)域過多或者監(jiān)控區(qū)域之間距離太長時(shí)，可以利用在相鄰的光纖傳感探頭21之間設(shè)計(jì)一個(gè)或者多個(gè)中繼放大模塊23進(jìn)行中繼放大，即在相鄰的光纖傳感探頭21之間設(shè)計(jì)edfa放大模塊。也就是說，可以在除噪光纖傳感探頭25與除噪光纖傳感探頭25之 間、除噪光纖傳感探頭25與聲波光纖傳感探頭26之間和/或聲波光纖傳感探頭26與聲波光纖傳感探頭26之間設(shè)計(jì)中繼放大模塊23(例如edfa放大模塊)對所傳輸?shù)男盘栠M(jìn)行中繼放大。當(dāng)然也可以在一對相鄰的光纖傳感器21之間設(shè)計(jì)中繼放大模塊23，還可以在多對相鄰的光纖傳感探頭21之間設(shè)計(jì)中繼放大模塊23，例如可以在2對、5對或者更多對之間設(shè)計(jì)一個(gè)或者多個(gè)(例如2個(gè)、4個(gè)或者更多個(gè))中繼放大模塊23。

如圖4所示，多個(gè)光纖傳感探頭21中的每一個(gè)光纖傳感探頭均包括至少一個(gè)光纖傳感探頭模塊211，即除噪光纖傳感探頭25和聲波光纖傳感探頭26均包括至少一個(gè)光纖傳感探頭模塊211。除噪光纖傳感探頭25和聲波光纖傳感探頭26中的至少一個(gè)光纖傳感探頭模塊211中的每一個(gè)光纖傳感探頭模塊211包括彈性圓柱體212和多匝光纖213，多匝光纖213密集纏繞在彈性圓柱體212上，由此構(gòu)成了光纖傳感探頭21，這樣的設(shè)計(jì)相當(dāng)于通過探測一根光纖上的振動點(diǎn)的位置，從而實(shí)現(xiàn)對振動點(diǎn)的精確地定位，并且還能避免各個(gè)振動點(diǎn)之間的相互干擾。

由此可以看出，本發(fā)明的基于光纖傳感的聲波監(jiān)控系統(tǒng)100為利用一根普通的通信光纖即可作為聲波傳感器，使得傳輸信號和傳感信號能夠同時(shí)在光纖中傳播，而且當(dāng)聲波監(jiān)控系統(tǒng)100在探測聲波信號時(shí)不需要采用特殊的通信光纖，即不需要在普通的通信光纖上外加例如外差探測干涉儀、光柵、耦合器和環(huán)形器、法拉第旋轉(zhuǎn)鏡，延遲光纖，波分復(fù)用器等光學(xué)器件等。由于外加上述光學(xué)器件，因此增加了光路的復(fù)雜度，同時(shí)還降低了監(jiān)測系統(tǒng)的可靠性。當(dāng)光路需要維護(hù)時(shí)，還使得維護(hù)成本大且維護(hù)時(shí)間長。而現(xiàn)有的一些光學(xué)結(jié)構(gòu)，比如外差探測干涉儀，其的加入本身就是監(jiān)測系統(tǒng)的額外噪聲的引入者，從而使得該監(jiān)測系統(tǒng)的性能較差。而且即使所有的光纜布設(shè)已經(jīng)完成，也可以通過軟件端利用算法對光纖傳感探頭進(jìn)行探頭合并或者拆封。

同時(shí)，在聲波監(jiān)控系統(tǒng)100的靈敏度足夠的情況下，可以將一個(gè)光纖傳感探頭可以分解為多個(gè)光纖傳感探頭，光纖傳感探頭21最多可拆封的個(gè)數(shù)為該光纖傳感探頭21的光纖長度或者傳感單位長度。在聲波監(jiān)控系統(tǒng)100的靈敏度欠佳的情況下，可以將多個(gè)光纖傳感探頭合并為一個(gè)光纖傳感探頭探頭。由此通過本發(fā)明所設(shè)計(jì)聲波監(jiān)控系統(tǒng)100可以實(shí)現(xiàn)在光纖傳感單位的尺度上，傳感器(例如聲波光纖傳感探頭、除噪光纖傳感探頭)可以自由拆分和/或合并，但需 以最佳聲音傳感效果為準(zhǔn)則。

繼續(xù)參見圖4，光纖傳感探頭21中的光纖傳感頭模塊211的數(shù)量可根據(jù)實(shí)際靈敏度需要而設(shè)定，例如可以設(shè)置為1個(gè)、3個(gè)或者更多個(gè)。結(jié)合圖3和圖4所示，當(dāng)光纖傳感探頭模塊211為多個(gè)光纖傳感探頭模塊211時(shí)，多個(gè)光纖傳感探頭模塊211彼此串聯(lián)，且相鄰的光纖傳感探頭模塊211之間可以由光纖連接器214連接，還可以采用直接熔接的方式彼此連接在一起，本示例僅是一種說明性示例，不應(yīng)當(dāng)理解為對本發(fā)明的一種限制，本領(lǐng)域可以采用現(xiàn)有的可替代的方式進(jìn)行相應(yīng)的替代，只要能實(shí)現(xiàn)光纖傳感探頭模塊211之間的信號傳輸、監(jiān)控即可。

參見圖6，聲波監(jiān)控系統(tǒng)100采用分布式光纖振動傳感，相當(dāng)于把同一光纖傳感模塊211內(nèi)的光纜等分為數(shù)段，如5圖中所示的x(1)、x(2)、x(3)……x(n)段，其中每一段均可以獨(dú)立工作。而在效果上等效于一個(gè)光纖傳感探頭21上有n個(gè)傳感點(diǎn)，光纖傳感探頭21上的傳感點(diǎn)的數(shù)目與光纖傳感頭模塊211的數(shù)目和每個(gè)光纖傳感頭模塊上光纖的長度有關(guān)。換句話說，每個(gè)光纖傳感探頭模塊211由數(shù)個(gè)傳感點(diǎn)組成，而纏繞在光纖傳感探頭模塊211上的光纖的長度決定了傳感探頭模塊211的傳感點(diǎn)的個(gè)數(shù)，且傳感點(diǎn)總數(shù)不限，由此可以保證聲波監(jiān)控的靈敏度和靈敏度可調(diào)性。為了達(dá)到提升靈敏度的效果，可以對一個(gè)光纖傳感探頭21的n個(gè)傳感點(diǎn)進(jìn)行平均降噪，即監(jiān)控主機(jī)10對多個(gè)光纖傳感探頭21所傳輸?shù)男盘柖伎梢圆捎闷骄翟胩幚怼＠缒硞€(gè)光纖傳感探頭的每個(gè)傳感點(diǎn)的信號分別為s(1)、s(2)……s(n)，可以取s＝1/n*(s(1)+s(2)+…+s(n))來代表這個(gè)光纖傳感探頭21所傳輸?shù)男盘枴?/p>

如圖7所示，由于光纖傳感探頭21的獨(dú)立性，使得監(jiān)控主機(jī)21可以任意啟動或者停止特定數(shù)目的光纖傳感探頭21，例如同時(shí)啟動特定數(shù)目的光纖傳感探頭21，也可以對1個(gè)或者多個(gè)(即任意個(gè)，例如2個(gè)、5個(gè)或者更多個(gè))光纖傳感探頭21進(jìn)行單獨(dú)啟動或者停止。在使用過程中，對于需要啟動的光纖傳感探頭21首先確定需要操作的光纖傳感器探頭21處的光纖長度范圍，之后監(jiān)控主機(jī)10使信號強(qiáng)度乘以1并將該信號傳輸至需要啟動的部分，以啟動所需啟動的光纖傳感探頭21，即使得所輸出的信號sout＝1*s。而對于需要停止的光纖傳感探頭21，首先確定需要操作的光纖傳感探頭21處的光纖長度范圍，之后監(jiān)控主機(jī)10使信號強(qiáng)度乘以0并將該信號傳輸至需要停止的部分，以停止所需停 止的光纖傳感探頭21，即使得所輸出的信號sout＝0*s。同時(shí)監(jiān)控主機(jī)10對于傳感光纖22所傳輸?shù)男盘枮閟out＝0*s。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案的有益效果是：

(1)本發(fā)明提供的基于光纖傳感的聲波監(jiān)控系統(tǒng)為一種基于光纖傳感的分區(qū)域聲波監(jiān)控系統(tǒng)，能夠利用光纖感知振動的原理進(jìn)行聲波的采集、處理、存儲和分析；

(2)本發(fā)明提供的基于光纖傳感的聲波監(jiān)控系統(tǒng)在需要聲波監(jiān)控的各個(gè)區(qū)域內(nèi)分別布設(shè)光纖傳感探頭，且相鄰的光纖傳感探頭之間采用傳輸光纖連接，使得在監(jiān)控主機(jī)處可以對各個(gè)區(qū)域的聲音進(jìn)行監(jiān)控；

(3)本發(fā)明提供的基于光纖傳感的聲波監(jiān)控系統(tǒng)主要用于探測一根光纖上的振動點(diǎn)的位置，并且可以對振動點(diǎn)進(jìn)行精確地定位，并且各個(gè)點(diǎn)之間沒有相互干擾；

(4)本發(fā)明提供的基于光纖傳感的聲波監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)勢在于傳感網(wǎng)絡(luò)為全光網(wǎng)絡(luò)，使得隱蔽性強(qiáng)，且難以探測，同時(shí)光纖傳感探頭靈敏度高，且動態(tài)范圍大；

(5)本發(fā)明提供的基于光纖傳感的聲波監(jiān)控系統(tǒng)通過對光纖傳感探頭光纖長度的調(diào)節(jié)，可以在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)光纖傳感探頭的靈敏度，通過監(jiān)控主機(jī)處的特殊處理，可以任意啟用或者停止特定數(shù)目的光纖傳感探頭；

(6)本發(fā)明提供的基于光纖傳感的聲波監(jiān)控系統(tǒng)以一根普通的通信光纖作為傳感器，安裝簡單，信號抗干擾能力強(qiáng)，且對溫度變化不敏感。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。